一种分段修正的气压高度估算方法技术

本发明专利技术提出了一种分段修正的气压高度估算方法，将GPS设备所获得的GPS高度信息以及气体压力传感器所获得的大气压力进行融合，通过分段区间内的实时GPS高度数据以及气压高度数据进行拟合，得到实时的气压高度信息的前馈修正公式。在此基础上，根据修正公式计算修正气压高度，再根据GPS高度数据计算得到反馈修正误差，从而得到完整的气压高度修正公式。本发明专利技术通过分段的气压高度修正，为大高度范围内运动的系统实时提供准确的气压高度信息。

【技术实现步骤摘要】
一种分段修正的气压高度估算方法
本专利技术属于飞行器控制
，具体涉及一种分段修正的气压高度估算方法。
技术介绍
飞行器控制系统的基本功能是按照一定的指标要求，通过一定的控制算法保证飞行器的姿态平稳，并通过给定的控制策略将飞行器引导到期望位置，完成既定的飞行任务。同时，在飞行过程中，实现飞行器与地面指控站之间的信息交互等。在飞行器控制系统中，一个主要的控制目标就是飞行器的高度。而为了满足具体飞行任务的要求，实现准确的高度控制，飞行器控制系统首先必须能获得反应飞行器当前高度的信息。目前，市场上的飞行器控制系统，尤其是低成本的控制系统，一般都会包含用于气压高度估算的气体压力传感器以及低成本的GPS(GlobalPositioningSystem)定位模块。基于气体压力传感器，飞行器控制系统可以得到飞行器所处高度的大气压力，再根据大气压力与高度的近似关系，估算出飞行器的气压高度信息。但是若是飞行器在较大的高度范围内运动，受到尺寸、重量、成本等因素的制约，低成本的飞行控制系统所采用的大气压力与高度的近似关系一般会存在较大的误差，导致估算的气压高度存在较大的误差。而低成本的GPS定位模块，也能在较大的高度范围内，提供GPS高度信息。随着高度的变化，GPS高度信息的误差范围不会出现较大的变化，但是由于受到多种因素的影响，GPS高度信息存在较大的随机误差，也难以直接用于飞行器的控制。如何在较大的高度范围内，通过低成本的气体压力传感器和GPS模块，获得较准确的气压高度信息，用于飞行器的控制，就成了一个较难的本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提出了一种分段修正的气压高度估算方法。本专利技术基于实时获得的GPS高度信息和气压高度信息进行拟合，得到分段的气压高度的前馈修正函数。在此基础上，根据修正公式计算得到的修正气压高度，以及GPS高度信息，计算得到反馈修正误差，从而得到最终修正后的气压高度。为实现上述技术目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种分段修正的气压高度估算方法，将GPS(GlobalPositioningSystem)设备所获得的GPS高度信息以及气体压力传感器所获得的大气压力进行融合，通过分段区间内的实时GPS高度数据以及气压高度数据进行拟合，得到实时的气压高度信息的前馈修正公式。在此基础上，根据修正公式计算修正气压高度，再根据GPS高度数据计算得到反馈修正误差，从而得到完整的气压高度修正公式。本专利技术通过分段的气压高度修正，为大高度范围内运动的系统实时提供准确的气压高度信息。一种分段修正的气压高度估算方法，包括：S1.对于安装有GPS设备和气体压力传感器的飞行器系统，通过GPS设备获取飞行器系统当前的GPS高度信息；同时通过气体压力传感器获取飞行器系统当前的大气压力信息Press，根据大气压力与高度的近似关系，估算得到飞行器系统当前的气压高度AltPress。S2.将飞行器系统的飞行高度范围依次划分为多个运动区间，具体如何划分运动区间根据不同的实际应用情况而定，不设限。比如从飞行器系统的起飞高度算起，每隔一定的高度定义为一个运动区间。当飞行器系统在当前运动区间Hi内运动时，根据飞行器系统在上一段运动区间Hi-1内运动时得到的前馈修正函数f(AltPress)和反馈修正误差error，利用修正公式Alt'Press＝f(AltPress)+kp*error对当前估算得到的气压高度AltPress进行修正，得到气压高度AltPress的修正结果Alt'Press进行输出。如果当前运动区间为初始运动区间，则初始运动区间对应的前馈修正函数f(AltPress)＝AltPress，初始运动区间对应的反馈修正误差error＝0。其中kp为反馈修正误差的修正系数。与此同时，对飞行器系统在当前运动区间Hi内运动过程中的GPS高度AltGPS和气压高度AltPress进行采样，得到当前运动区间Hi内GPS高度信息与气压高度信息数据序列(AltGPS_m,AltPress_m)(m＝1,2,...,N)。S3.当飞行器系统运动超出运动区间Hi所覆盖的高度区间范围ΔH，到达下一段运动区间Hi+1时，根据在运动区间Hi内采样得到的GPS高度信息与气压高度信息数据序列(AltGPS_m,AltPress_m)(m＝1,2,...,N)进行拟合，得到更新的气压高度信息的前馈修正函数f'(AltPress)，并用于当前运动区间Hi+1的气压高度修正。S4.根据更新的气压高度信息的前馈修正函数f'(AltPress)，更新反馈修正误差的数值，得到error'＝AltGPS_N-f'(AltPress_N)；S5.将更新的气压高度信息的前馈修正函数f'(AltPress)代替S2中修正公式中的前馈修正函数f(AltPress)，使用更新的反馈修正误差error'代替S2中修正公式中的反馈修正误差error，更新修正公式，重复进行S1～S5步骤，不断进行修正后的气压高度输出。本专利技术S2中，kp为反馈修正误差的修正系数，一般取0～1之间的数值；本专利技术S2中，对飞行器系统在当前运动区间Hi内运动过程中的GPS高度AltGPS和气压高度AltPress进行采样。其中对于采样的方式，可以这样设定：飞行器系统运动范围每次超出设定的高度阈值Δh则采样一次。本专利技术S3中，根据在运动区间Hi内采样得到的GPS高度信息与气压高度信息数据序列(AltGPS_m,AltPress_m)(m＝1,2,...,N)进行拟合的过程，采用一次线性函数或者多项式函数进行拟合。本专利技术提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行上述分段修正的气压高度估算方法的步骤。本专利技术提供一种计算机设备，包括处理器与存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的分段修正的气压高度估算方法的步骤。本专利技术提供一种飞行器系统，包括机体与设在机体内的机载电路板，所述机体上安装有GPS设备和气体压力传感器，所述机载电路板上设有处理器与存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的分段修正的气压高度估算方法的步骤。与现有方法相比，本专利技术具有的优点和有益效果包括：通过本专利技术提供的方法，能够有效克服现有GPS模块提供的GPS高度信息存在较大的随机误差，同时克服一般的气体压力传感器所估算得到的气压高度，随着高度的变化存在较大的系统误差的缺陷。本专利技术通过低成本的气体压力传感器和GPS模块，可以获得大高度范围内较准确的气压高度信息，满足相应飞行器控制系统的使用需求。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的分段修正的气压高度修正方法流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分段修正的气压高度估算方法，其特征在于，包括：/nS1.对于安装有GPS设备和气体压力传感器的飞行器系统，通过GPS设备获取飞行器系统当前的GPS高度信息；同时通过气体压力传感器获取飞行器系统当前的大气压力信息Press，根据大气压力与高度的近似关系，估算得到飞行器系统当前的气压高度Alt

【技术特征摘要】
1.一种分段修正的气压高度估算方法，其特征在于，包括：
S1.对于安装有GPS设备和气体压力传感器的飞行器系统，通过GPS设备获取飞行器系统当前的GPS高度信息；同时通过气体压力传感器获取飞行器系统当前的大气压力信息Press，根据大气压力与高度的近似关系，估算得到飞行器系统当前的气压高度AltPress；
S2.将飞行器系统的飞行高度范围依次划分为多个运动区间，当飞行器系统在当前运动区间Hi内运动时，根据飞行器系统在上一段运动区间Hi-1内运动时得到的前馈修正函数f(AltPress)和反馈修正误差error，利用修正公式Alt'Press＝f(AltPress)+kp*error对当前估算得到的气压高度AltPress进行修正，得到气压高度AltPress的修正结果Alt'Press进行输出；其中kp为反馈修正误差的修正系数；
与此同时，对飞行器系统在当前运动区间Hi内运动过程中的GPS高度AltGPS和气压高度AltPress进行采样，得到当前运动区间Hi内GPS高度信息与气压高度信息数据序列(AltGPS_m,AltPress_m)(m＝1,2,...,N)；
S3.当飞行器系统运动超出运动区间Hi所覆盖的高度区间范围ΔH，到达下一段运动区间Hi+1时，根据在运动区间Hi内采样得到的GPS高度信息与气压高度信息数据序列(AltGPS_m,AltPress_m)(m＝1,2,...,N)进行拟合，得到更新的气压高度信息的前馈修正函数f'(AltPress)，并用于当前运动区间Hi+1的气压高度修正；
S4.根据更新的气压高度信息的前馈修正函数f'(AltPress)，更新反馈修正误差的数值，得到error'＝AltGPS_N-f'(AltPress_N)；
S5.将更新的气压高度信息的前馈修正函数f'(AltPress)代替S2中修正公式中的前馈修正函数f(AltPress)，使用更新的反馈修正误差error'代替S2中修正公式中的反馈修正误差error，更新修正公式，重复进行S1～S5步骤，不断进行修正后的气压高度输...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈清阳，鲁亚飞，贾高伟，王玉杰，王鹏，辛宏博，唐钟南，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43